基于模糊神经网络的包装机械臂定位方法研究

目的 为提高包装机械臂的抓取精度,文中基于模糊神经网络设计一种包装机械臂定位方法。方法 将激光测距仪与工业相机融合,可实现目标点的初步定位并得到位姿偏差。以机械臂末端位置误差补偿为例,设计一种模糊神经网络控制器,可实现PID控制关键参数的在线调整以提高误差补偿精度。进一步地,采用果蝇优化算法实现神经网络控制器初始值的优化,可提高控制系统性能。最后,进行实验研究。结果 实验结果表明,机械臂定位算法可使最大绝对误差从7.704 9 mm下降到1.424 2 mm;平均绝对定位误差降低约82.5%;机械臂执行效率与对照组相当。结论 该定位方法可以大幅度提高包装机械臂定位精度,可满足包装、化工、食品等相关行业要求。     

基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。     

基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析

目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行三维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。     

基于Cape Pack与Load Expert多包装配送的优化

目的运用科学方法合理优化运输方案。方法利用运输设计软件Cape Pack和Load Expert,从运输包装物品的排列方式入手进行空间优化设计。结果听装运输包装尺寸为200 mm×300 mm×103 mm、PET瓶装运输包装尺寸为169 mm×173 mm×224 mm、冲剂袋装盒式运输包装尺寸为250 mm×568mm×166 mm时的组合运输更加经济。结论优化后的方案可节约运输货车的使用,提高配送效率,降低物流业运输配送的成本。     

基于遗传算法的包装机械臂位置精度控制方法

目的为提高包装机械臂运行精度,解决视觉伺服控制系统中手眼标定问题,基于遗传算法设计一种机械臂运动学参数标定方法。方法在明确手眼视觉坐标的基础上,给出不同坐标系之间的变换关系。通过对比机械臂末端执行器理论位置和实际位置,确定其运动学参数标定误差模型。基于遗传算法基本原理,搭建了相关适应度函数,根据计算所得误差补偿量更新末端执行器位姿。最后,对机械臂运动控制系统进行联合调试以及实验分析。结果实际位置和理论位置之间偏差绝对值的平均值大约为0.8 mm,偏差最大值只有1.2 mm,精度比较高。结论所述手眼标定方法可以显著提高机械臂运动精度,可满足相关包装行业要求。     

基于Pro/E行为建模技术的包装机械零部件优化

目的将Pro/E行为建模技术应用在包装机械零部件优化设计中,以期得到最优的设计参数。方法简要给出Pro/E行为建模的一般过程,在对插板驱动机构模型建立测量特征、插入运动分析特征及关系分析特征,并进行灵敏度分析。在可行性/优化分析的基础上,优化插板驱动机构中的凸轮大径、小径、凸轮位置及曲柄孔间距离。结果得到了满足设计意图的插板驱动机构模型参数尺寸,圆整后得凸轮大径R为34 mm,凸轮小径r为30 mm,凸轮位置高度H为40 mm,曲柄孔间距离L为91 mm。结论在包装机械零部件优化设计中应用Pro/E行为建模技术,可以大大提升包装机械的设计效率与质量。     

高速重载码垛机器人动力学仿真

目的 为了实现大重量、大体积木门等板状物品的快速搬运与包装作业,设计一种适用于高速重载条件下的六自由度码垛机器人.方法 针对该机器人,对其关键部件进行选型,通过D-H参数法建立机器人的运动学模型,并进行正逆运动学分析;求取机器人的工作空间,得到机器人所能达到的极限位置,为机器人的布置方案提供参考;运用ADAMS软件建立码垛机器人的动力学模型,对其在将木门进行搬运包装时危险工况进行仿真分析.结果 得到码垛机器人处于最大臂展的危险工况下,大臂所受力及力矩最大,所受力及力矩最大值分别为12.9 kN,13.5 MN/mm.为进一步探究大臂的力学特性将大臂进行柔性化处理,得到大臂的力和力矩波动变化,以及最大动应力点,大臂所受力和力矩波动的最大值分别在z方向及y方向处,最大值分别为621 N,895 kN/mm.结论 机器人各关节所受力和力矩变化无明显突变,所受刚性冲击较少;证明了在高速重载条件下大臂设计的合理性,为机器人结构的进一步优化及轻量化设计奠定了重要基础.     

液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

空气净化器包装跌落易损部件仿真优化设计研究

目的探索使用仿真软件优化家电产品易损部件结构。方法通过一定工程经验的预审预判,确认关键薄弱部件,运用有限元软件对其进行了跌落仿真分析,得到了易损件的等效应力等。结果根据产品薄弱件的动态力学反馈的数据,对结构易损处进行的优化设计。结论仿真方法可用于类似产品结构优化设计,缩短对产品结构优化的周期,在整机包装成本不变的前提下,通过改进易损件的结构抗冲击性能,提升包装运输可靠性。     

钢化玻璃运输包装设计与有限元分析

目的以钢化玻璃为研究对象,设计安全合理的运输包装,并对其保护性能进行有限元分析。方法选择包装材料,设计运输包装各组件的结构及尺寸,利用Pro/E建立运输包装模型,利用Ansys Workbench模型进行静态堆码载荷仿真分析、模态仿真分析、随机振动仿真分析。结果通过静态堆码仿真得到等效应力最大值发生在松木托盘处,为0.506 MPa,远小于松木的屈服极限(10.47 MPa);等效应变最大值为0.0044,换算成包装件变形为2.31 mm,小于包装件允许变形量为4.2 mm;模态仿真分析得到包装件的工作频率为42.2,44.8,51.2,52.6,69.5,69.8 Hz,避开了汽车公路运输车的共振频率2 Hz和10 Hz;在随机振动仿真分析中,包装件在y方向位移为0.037 mm,远小于包装件允许变形量。结论通过仿真分析可以判定所设计的钢化玻璃运输包装方案合理,能够在运输过程中有效保护钢化玻璃的安全。     

香菇菌棒包装袋撑圆装置关键技术研究

目的 为了提高香菇包装机的包装效率,提升包装机的整体性能。方法 首先分析研究包装袋基本参数、拉伸特性、人工套袋方式,通过类比人工套袋得到撑圆装置设计方案。基于此方案,对撑圆装置的关键结构尺寸参数进行详细设计。结果 建立了三维模型并导入Ansys进行静力学分析,得到了撑圆装置的应力分布云图。撑圆机构动作过程中受到的最大压应力为2.48 MPa,远小于树脂材料弯曲强度67 MPa;最大变形量为0.175 mm,出现在撑圆机构最前端,不影响后序动作。结论 文中证明了撑圆装置结构设计的合理性和模型建立的准确性,为同类型结构的设计提供一定的理论参考。     

竹材切割机械臂及关键零部件设计仿真

目的 针对包装用竹材人造板制造中需要切割竹材的情况，设计一种无刷电机驱动的竹材切割机械臂，并设计其中往复锯的平衡机构，以平衡往复惯性力。对往复锯核心机构零件及内壳体进行强度校核，确保零件薄弱环节满足强度要求。方法 在SolidWorks中建立往复锯机构及其平衡机构，通过Adams仿真验证平衡机构平衡效果。在Ansys软件中，对往复锯核心零件及其平衡机构进行有限元分析，求得其最大主应力以进行强度校核，最后设计完成主材切割机械臂的设计。结果 Adams仿真表明往复锯剩余的往复惯性力极大值为7.564 2 N，平衡率为96.65%。Ansys有限元分析表明，各个零件的最大主应力最大值为70.645 MPa，远小于Q235许用应力值210 MPa。结论 文中设计的竹材切割机械臂中的往复锯，经平衡机构平衡后，剩余往复惯性力较小，其核心机构零件及内壳体满足强度要求，主材切割机械臂设计满足要求。     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

堆聚态采血针管自动分料拾取机械手研究

目的研究堆聚态采血针管在包装过程中的自动分料拾取机械手,实现采血针管的单根拾取。方法基于采血针管的物理特性,设计搓分式和气吸式2种自动分料拾取机械手,通过拾取过程的力学分析和正交试验,研究入料深度、初始杆距和夹持力对搓分式分料拾取成功率的影响;通过设计计算和试验,研究吸附次数对气吸式分料拾取成功率的影响,并将2种机械手的分料拾取效果作对比。结果搓分式分料拾取机械手在入料深度为30 mm、初始杆距为4 mm、夹持力为1.9 N时分料拾取成功率最大为82%,但对物料损伤程度较大。气吸式分料拾取机械手在连续双次吸附时,分料拾取成功率最大为86%,对物料损伤程度较小。结论气吸式分料拾取机械手对物料损伤程度较小,可以满足五通道采血针管自动包装机的送料要求。     

面向芒果包装线的分拣机械手臂承载能力研究

目的为了减少芒果包装线上生产事故的发生,解决并联分拣机械手臂承载能力的问题。方法深入讨论芒果分拣机的并联机构与大小臂结构设计问题。通过Solid Works simulation有限元分析各关键构件的应力状态,并且定义安全系数图解以评价其结构设计是否合理。结果大臂所受最大应力为8.056MPa,其许用应力为75.829 MPa;小臂所受最大应力为31.659 MPa,其许用应力为50 MPa;安全系数图解显示大臂和小臂颜色均为蓝色(蓝色则表示处于安全区域)。结论构件所受应力远远小于许用应力,并且构件处于安全区域,证明所设计的芒果分拣机械手结构具有可行性。     

WBH1314 型纸袋式硬币清分包装一体机的设计研发

分析了我国硬币流通的现状,以及我国硬币清分设备设计研发和加工制造的基本情况,论述了制约硬币发行和流通的原因。将转盘滑轨式硬币清分机的主要机构与袋成型充填封口包装设备进行了整合,充分发挥2种机器的优势,实现了硬币从清分到包装全过程的自动化,有效减轻了出纳人员的劳动强度,提高了工作效率。从设备工作原理及流程的合理化方案、机器内部重点结构部件、自动控制部分和机器整体造型的设计研究等方面,阐述了新型全自动袋式硬币清分包装一体机的研发过程。     

一种可折叠环保型包装箱的结构设计与分析

目的为了降低物流成本,解决快递包装箱日益增长的需求量与社会资源浪费和物流成本增加的矛盾。方法采用国际标准化模数尺寸作为基础,使用模数分割法进行箱体尺寸设计,并通过统计电商物流包装箱尺寸分布情况初步确定设计尺寸。基于模块化设计和绿色设计,采用可降解材料聚丙烯设计一种可折叠环保型包装箱方案,不仅可以方便折叠与回收,同时通过模块化设置改变箱体尺寸,以满足不同规格商品的包装需求。采用第四强度理论和有限元分析的方法,进行力学分析验证其可靠性。结果箱体在长度方向可实现模块化长度调整,当箱体尺寸为260 mm×180 mm,高度为180 mm,壁厚为5 mm,圆角半径为5 mm时综合性能最优,货物在静止堆码和运输加减速的工况下,箱体最大应力均小于聚丙烯的压缩屈服强度,尺寸设计可靠。结论可折叠环保型快递包装箱具有较好的收纳性、可回收性、环保性、防潮性和灵活性,同时具有良好的力学性能,保证了使用的可靠性,有效地解决了快递包装箱不能循环利用、商品过度包装、安全性能及抗压性能较差等问题。     

锂电池可回收有机硅胶包装设计及其性能分析

目的 针对目前锂电池包装密封性差,正负极容易被潮湿环境损坏的情况,设计一种内包装采用HL-1029有机硅胶包裹锂电池,外包装用瓦楞纸盒包装的结构。方法 根据锂电池型号及尺寸计算HL-1029包裹体厚度,建立包装件三维模型,在有限元环境中分析3 500 mm码垛高度以及1 200 mm跌落高度下,瓦楞纸箱、瓦楞纸隔板、HL-1029包裹体以及锂电池的应力云图。结果 3 500 mm码垛高度以及1 200 mm跌落高度下,锂电池所受的静应力和等效应力分别为0.03 MPa和8.80 MPa,锂电池所受静应力和等效应力均未超出其材料的屈服强度。结论 综合有限元分析结果,HL-1029包裹体可为锂电池运输过程中提供充分的防护,并且具有极高的可循环性。研究可为锂电池以及精密电子元器件的密封性包装提供研究思路。